PEMBUATAN PELAT PADUAN ALUMINIUM-MAGNESIUM
DAN ANALISIS VARIASI KAMPUH LAS PADA PADUAN
ALUMINIUM-MAGNESIUM AKIBAT BEBAN STATIK
DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ANSYS
WORKBENCH V 14.0
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Memenuhi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
SYAHRUL RAMADHAN NIM. 080401099
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulilah saya ucapkan Kehadirat Allah SWT yang telah
memberikan nikmat kesehatan dan kesempatan sehingga tugas sarjana ini dapat
selesai. Tugas sarjana yang berjudul “PEMBUATAN PELAT PADUAN
ALUMINIUM-MAGNESIUM DAN ANALISIS VARIASI KAMPUH LAS
PADA PADUAN ALUMINIUM-MAGNESIUM AKIBAT BEBAN STATIK
DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE ANSYS WORKBENCH V 14.0”
ini dimaksudkan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan
Sarjana Teknik Mesin Program Reguler di Departemen Teknik Mesin – Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Selama pembuatan tugas sarjana ini dimulai dari penelitian sampai
penulisan, saya banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak.
Oleh karena itu, dalam kesempatan ini saya ingin menyampaikan ucapan
terimakasih kepada :
1. Kedua orangtuaku, Ayahanda Alm. Muhammad Jamil dan Ibunda tercinta
Neliwarti yang telah memberikan perhatian, do’a, nasehat dan dukungan baik
moril maupun materil, juga kepada kakakku Syafriani, S.Pd dan adikku
Wenni Syahfitri yang terus menerus memberikan dukungan selama
pembuatan tugas sarjana ini.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME, selaku dosen pembimbing Tugas
sarjana yang telah banyak membantu menyumbang pikiran dan meluangkan
waktunya dalam memberikan bimbingan dalam menyelesaikan tugas sarjana
3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku ketua Departemen Teknik
Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Seluruh staf pengajar dan pegawai administrasi di Departemen Teknik Mesin,
yang telah banyak membantu dan memberikan ilmu selama perkuliahan.
5. Anggota dalam tim penelitian ini, Ikram dan Harry Pramana atas kerja sama
dan waktu yang diberikan sehingga laporan ini bisa terselesaikan.
6. Seluruh teman – teman stambuk 2008 yang telah banyak memberikan
bantuan baik selama perkuliahan maupun dalam pembuatan tugas sarjana ini.
Saya menyadari bahwa tugas sarjana ini masih jauh dari sempurna. Oleh
sebab itu, saran dan kritik dari pembaca sekalian sangat diharapkan demi
kesempurnaan skrispi ini. Semoga tugas sarjana ini bermanfaat dan berguna bagi
semua pihak.
Medan, Juli 2013
Syahrul Ramadhan
ABSTRAK
Aluminium merupakan unsur yang paling banyak digunakan di bidang teknologi, khususnya bidang transportasi. Permasalahan seputar pemakaian bahan bakar dan pengurangan berat komponen yang digunakan, telah membuat paduan aluminium-magnesium dalam industri ini sangat berkembang. Dengan mengurangi berat dari komponen yang digunakan maka konsumsi energi dalam hal penggunaan bahan bakar dan emisi gas buangnya juga dapat.. Pada penelitian ini dilakukan penambahan Magnesium kedalam Aluminium sesuai variasi yang dikerjakan yaitu 1,4% dan 2,2% , kemudian dilakukan simulasi dengan menggunakan software
ansys dengan cara mendesign model menyerupai bentuk spesimen aslinya, dan memberikan perlakuan yang sama sesuai dengan pengujian secara eskperimental. Dengan menggunakan simulasi ansys ini, banyak parameter yang akan didapat. Pada simulasi ini dicari tegangan normal, tegangan maksimum dan regangan terhadap beban statik . Dari simulasi didapat untuk paduan Al 98%-Mg 1,4% dengan sudut kampuh 60o diperoleh tegangan normal sebesar 118,77 MPa . Pada paduan Al 98%-Mg 1,4% dengan sudut kampuh 90o diperoleh tegangan normal kampuh 90o diperoleh tegangan maksimum sebesar 132,67 MPa. Pada paduan Al 97%-Mg 2,2% dengan sudut kampuh 60o diperoleh tegangan maksimum sebesar 160,82 MPa. Pada paduan Al 97%-Mg 2,2% dengan sudut kampuh 90o diperoleh tegangan maksimum sebesar 145,35 MPa. Pada paduan Al 98%-Mg 1,4% dengan sudut kampuh 60o diperoleh regangan maksimum sebesar 0,0020302 mm. Pada paduan Al 98%-Mg 1,4%dengan sudut kampuh 90o diperoleh regangan maksimum sebesar 0,0021916 mm. Pada paduan Al 97%-Mg 2,2% dengan sudut kampuh 60o diperoleh regangan maksimum sebesar 0,00260201 mm. Pada paduan Al 97%-Mg 2,2% dengan sudut kampuh 90o diperoleh regangan maksimum sebesar 0,0023681 mm.
ABSTRACT
Aluminium is the most widely used elements in the field of technology, particularly in the field of transportation . Issues surrounding the fuel consumption and weight reduction components used, have made of aluminum-magnesium alloys in this highly developed industry. By reducing the weight of the components used , the consumption of energy in terms of fuel consumption and exhaust gas emissions can also. In this study, the addition of Aluminium Magnesium into corresponding variations done is 1.4 % and 2.2 %, then performed simulations using ansys software design models in a way resembles the shape of the original specimen , and gave the same treatment in accordance with the testing eskperimental . By using this ansys simulation , many parameters to be obtained . In this simulation searchable normal stress, maximum stress and strain to the static load. Of simulations obtained for alloy Al 98 %-Mg 1.4% at an angle of 60o hem obtained normal stress of 118.77 MPa. At the 98 % - Al alloys Mg 1.4 2.2% at an angle of 60o hem obtained maximum voltage of 160.82 MPa. At the 97 % - Al alloys Mg 2.2% at an angle of 90o hem obtained maximum voltage of 145.35 MPa. At the 98% - Al alloys Mg 1.4% at an angle of 60o hem obtained maximum strain of 0.0020302 mm . At the 98% - Al alloys Mg 1.4% at an angle of 90o hem obtained maximum strain of 0.0021916 mm . At the 97% - Al alloys Mg 2.2% at an angle of 60o hem obtained maximum strain of 0.00260201 mm . At the 97% - Al alloys Mg 2.2% at an angle of 90o hem obtained maximum strain of 0.0023681 mm.
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ...i
ABSTRAK ...iii
ABSTRACT ...iv
DAFTAR ISI ...v
DAFTAR TABEL ...viii
DAFTAR GAMBAR ...ix
DAFTAR NOTASI ...xi
BAB 1 PENDAHULUAN ...1
1.1 Latar Belakang ...1
1.2 Perumusan Masalah ...2
1.3 Tujuan Penelitian ...3
1.3.1 Tujuan Umum ...3
1.3.2 Tujuan Khusus ...3
1.4 Manfaat Penelitian ...3
1.5 Batasan Masalah ...4
1.6 Sistematika Penulisan...4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ...6
2.1 Aluminium ...6
2.1.1 Sejarah Aluminium ...6
2.1.2 Sifat–Sifat Aluminium ...6
2.2 Magnesium ...9
2.2.1 Sejarah Magnesium ...9
2.2.2 Sifat–Sifat Magnesium ...10
2.3 Aluminium dan Paduan Aluminium ...10
2.4 Pengecoran ...13
2.4.1 Sejarah Pengecoran ...13
2.4.3 Proses Pengecoran ...16
2.4.4 Pembuatan Cetakan ...19
2.5 Pengelasan ...21
2.6 Uji Tarik ...22
2.7 Hubungan Tegangan-Regangan ...26
2.8 Perangkat Lunak Analisis Elemen Hingga ...31
2.8.1 SolidWorks ...31
2.8.2 Ansys Workbench V 14.0 ...32
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN...34
3.1 Waktu dan Tempat ...34
3.1.1 Waktu ...34
3.1.2 Tempat ...34
3.2 Bahan dan Alat ...34
3.2.1 Bahan ...34
3.2.2 Alat ...38
3.3 Prosedur Pengecoran ...41
3.4 Simulasi dengan menggunakan software Ansys Workbench v 14.0 .44 3.4.1 Sifat Fisik Material ...44
3.4.1.1 Menentukan Sifat Fisik ...44
3.4.1.2 Memasukkan Sifat Fisik ...45
3.4.2 Prosedur simulasi ...45
3.5 Kerangka Penelitian ...48
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN...51
4.1 Pendahuluan ...51
4.2 Analisa Proses Pengecoran Paduan Aluminium-Magnesium ...51
4.3 Simulasi Ansys Workbench V 14.0 ...54
4.3.1 Metode Statik Struktural ...54
4.3.1.2 Paduan Al 98%-Mg 1,4% dengan sudut
kampuh 90o ...56
4.3.1.3 Paduan Al 97%-Mg 2,2% dengan sudut kampuh 60o ...57
4.3.1.4 Paduan Al 97%-Mg 2,2% dengan sudut kampuh 90o ...59
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...63
5.1 Kesimpulan ...63
5.2 Saran ...64
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 4.1 Hasil Komposisi ... 52
Tabel 4.2 Data hasil pengujian dengan cara simulasi akibat beban statik ... 61
Tabel 4.3 Data hasil pengujian dengan cara eksperimental dengan variasi
kampuh las pada paduan Al 98%-Mg 1,4% ... 61
Tabel 4.4 Data hasil pengujian dengan cara eksperimental dengan variasi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.7 Diagram tegangan-regangan aluminium ... 23
Gambar 2.8 Pembebanan pada elemen tiga dimensi ... 26
Gambar 2.9 Pembebanan untuk tegangan normal... 28
Gambar 2.10 Tampilan Ansys Workbench V 14.0... 30
Gambar 3.12 Proses pengecoran aluminium-magnesium ... 42
Gambar 3.13 Proses pengadukan aluminium-magnesium ... 42
Gambar 3.14 Penuangan aluminium-magnesium ... 43
Gambar 3.15 Bentuk spesimen hasil coran ... 43
Gambar 3.16 Jendela Utama Ansys Workbench V 14.0 ... 45
Gambar 3.17 Jendela Engineering data Ansys Workbench V 14.0 ... 46
Gambar 3.18 Menginput gambar ... 46
Gambar 3.20 Menentukan fix support dan force ... 47
Gambar 4.11 Hasil simulasi tegangan maksimum pada paduan Al 98% - Mg 1,4% sudut kampuh 60o... 58
Gambar 4.12 Hasil simulasi regangan pada paduan Al 98% - Mg 1,4% sudut kampuh 60o ... 59
Gambar 4.13 Hasil simulasi tegangan normal pada paduan Al 98% - Mg 1,4% sudut kampuh 90o ... 60
Gambar 4.14 Hasil simulasi tegangan maksimum pada paduan Al 98% - Mg 1,4% sudut kampuh 90o ... 60
Gambar 4.15 Hasil simulasi regangan pada paduan Al 98% - Mg 1,4% sudut kampuh 90o ... 60
DAFTAR NOTASI
Simbol Nama Keterangan Satuan